景觀(guān)生態(tài)學(xué)在生物多樣性保護中的作用

　　生物多樣性是人類(lèi)賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎,隨著(zhù)人類(lèi)的發(fā)展,生物多樣性受到了嚴重的威脅,并得到全世界的關(guān)注。下面就來(lái)看看景觀(guān)生態(tài)學(xué)在生物多樣性保護中的作用吧。

　　引言

　　生物多樣性是地球上生命經(jīng)過(guò)幾十億年發(fā)展進(jìn)化的結果,是全球的寶貴財富,是人類(lèi)賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎,也是構成人類(lèi)生存的生物圈環(huán)境。隨著(zhù)人口的迅速增長(cháng),人類(lèi)經(jīng)濟活動(dòng)的不斷加劇,尤其是盲目地大量的向自然界索取生物資源,作為人類(lèi)生存最為重要的基礎--生物多樣性受到了嚴重的威脅。生物多樣性問(wèn)題已不再僅僅是科學(xué)家關(guān)心研究的問(wèn)題了,它已引起國際社會(huì )和多國政府的廣泛關(guān)注。

　　生物多樣性表現在生命系統的各個(gè)組織水平,即從基因到生態(tài)系統。各個(gè)組織水平的多樣性都是十分重要的。不同水平的生物多樣性是緊密聯(lián)系、不可分割的。

　　景觀(guān)生態(tài)學(xué)是一門(mén)新興的、正在深入開(kāi)拓和迅速發(fā)展的學(xué)科,與傳統生態(tài)學(xué)研究相比,景觀(guān)生態(tài)學(xué)明確強調空間異質(zhì)性、等級結構和尺度在研究生態(tài)學(xué)格局和過(guò)程中的重要性以及人類(lèi)活動(dòng)對生態(tài)學(xué)系統的影響,尤其突出空間結構和生態(tài)過(guò)程在多個(gè)尺度上的相互作用。就生物多樣性保護而言,景觀(guān)生態(tài)學(xué)注重景觀(guān)多樣性與生物個(gè)體行為、種群、群落動(dòng)態(tài)及生態(tài)系統在不同時(shí)空尺度上的作用。強調景觀(guān)空間格局、生態(tài)過(guò)程與尺度之間的相互作用是景觀(guān)生態(tài)學(xué)的核心所在。

　　生物多樣性研究主要有兩條途徑,一是從遺傳多樣性、物種多樣性等底層開(kāi)始的“Bottom-up”的途徑,這種研究途徑強調系統的組分作用,利于揭示自然狀況下生物多樣性發(fā)生、維持、喪失的微觀(guān)機制,但往往忽略人為干擾等外部環(huán)境的作用。目前人類(lèi)活動(dòng)通過(guò)直接或間接作用,對種群、生態(tài)系統等各層次生物系統均造成巨大影響,生物多樣性的喪失、物種絕滅早已不是自然界正常演化過(guò)程的結果。因此,生物多樣性保護應特別重視另一條“Top-down”的研究途徑,這種途徑將人為干擾看作生物多樣性喪失的主要因素,強調人為干擾下景觀(guān)格局的改變對遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統多樣性的影響,并據此制定相應的生物保護戰略,這正是景觀(guān)生態(tài)學(xué)所側重的研究途徑。

　　1 生物多樣性保護中運用的景觀(guān)生態(tài)學(xué)原理

　　在生物多樣性保護中運用到的景觀(guān)生態(tài)學(xué)基本原理主要有:斑塊-廊道-基質(zhì)理論;等級斑塊動(dòng)態(tài)和復合種群理論;景觀(guān)異質(zhì)性與景觀(guān)多樣性;景觀(guān)連接度、連通性及滲透理論;干擾理論等。

　　1.1 斑塊-廊道-基質(zhì)理論

　　景觀(guān)是一個(gè)由不同生態(tài)系統以相似方式重復出現的異質(zhì)性陸地區域。按照在景觀(guān)中的地位和形狀,景觀(guān)要素可以分為斑塊、廊道、基質(zhì)三種類(lèi)型。

　　1.1.1 斑塊 斑塊是指與周?chē)�環(huán)境在外貌或性質(zhì)上不同,但又具有一定內部均質(zhì)性的空間部分。其大小、類(lèi)型、形狀、邊界、位置、數目、動(dòng)態(tài)以及內部均質(zhì)程度對生物多樣性保護都有特定的生態(tài)學(xué)意義。

　　斑塊大小不僅影響物種的分布和生產(chǎn)力水平,還影響能量和養分的分布,決定斑塊甚至整個(gè)景觀(guān)的生態(tài)功能。最優(yōu)景觀(guān)是由幾個(gè)大型自然植被斑塊組成,并與眾多分散在基質(zhì)中的小斑塊相連,形成一個(gè)有機的景觀(guān)整體。斑塊類(lèi)型對物種動(dòng)態(tài)的影響是非常明顯的,它通過(guò)影響某一特定的物種從斑塊中遷入或消失,來(lái)影響該物種在該斑塊中的種群數量和豐富度,進(jìn)而影響物種的多樣性。斑塊的形狀在影響生物多樣性方面與面積同等重要,對生態(tài)學(xué)過(guò)程和各種功能流有重要的影響。斑塊形狀主要通過(guò)影響斑塊與基質(zhì)或其他斑塊間的物質(zhì)和能量的交換而影響斑塊內的物種多樣性。圓型斑塊物種多樣性可望較高,而長(cháng)條形斑塊易于促進(jìn)斑塊與周?chē)�環(huán)境物質(zhì)、能量、生物方面的交換。一般而言,兩個(gè)大型的自然斑塊是保護某一物種的最低斑塊數目,4～5個(gè)同類(lèi)型斑塊對維持物種的長(cháng)期健康與安全較為理想。此外,斑塊的邊緣效應是造成不同形狀斑塊中生態(tài)學(xué)差異的最重要原因。在相同的面積下,內部面積與邊緣面積之比,圓形的大于矩形的,細長(cháng)斑塊的比最低。所以在景觀(guān)規劃中應綜合考慮斑塊的形狀、大小、數量以及其產(chǎn)生的邊緣效應等因素,從而得出最優(yōu)方案。

　　1.1.2 廊道 廊道是指與基質(zhì)有明顯不同的狹帶狀地,是具有通道或屏障功能的景觀(guān)要素,是聯(lián)系斑塊的重要橋梁和紐帶。廊道在很大程度上影響著(zhù)斑塊間的連通性,也在很大程度上影響著(zhù)斑塊間物種、營(yíng)養物質(zhì)、能量的交換和基因交換。廊道的生態(tài)功能取決于其結構特征,包括:寬度、組成內容、內部環(huán)境、形狀、連續性、及與周?chē)�環(huán)境的相互關(guān)系等。廊道在景觀(guān)中具有雙重性質(zhì),一方面將景觀(guān)不同部分隔開(kāi),成為兩個(gè)隔開(kāi)景觀(guān)的障礙物;另一方面可作為一個(gè)通道,將景觀(guān)中不同部分連接起來(lái),起到運輸、保護等作用。廊道在生物多樣性保護中的重要作用,主要表現在:①為某些物種提供特殊生境或暫息地。②增加斑塊的連接度,提高斑塊間物種遷移率,促進(jìn)斑塊間的物種流動(dòng)和基因交換,方便不同斑塊間同一物種的交配,有利于物種的空間運動(dòng),增加物種重新遷入機會(huì )。同時(shí)使本來(lái)孤立的板塊內物種的生存和延續,給缺乏空間擴散能力的物種提供一個(gè)連續的棲息地網(wǎng)絡(luò ),從而使小種群免于近親繁殖遺傳退化。③促進(jìn)種群的增長(cháng)和斑塊中某一種群滅絕后外來(lái)種群侵入,從而在維持物種數量方面起到積極作用,增加景觀(guān)的破碎化程度。廊道功能上的矛盾性與復雜性,要求在廊道設計時(shí)慎重考慮,使廊道最好具有原始景觀(guān)自然的本底及鄉土特性。帶狀廊道較寬,包含一個(gè)有豐富內部生物種組成的中心內部環(huán)境,對周?chē)�環(huán)境的干擾有一定的抵抗性,其內部中和邊緣種的多樣性格局隨廊道寬度不同而變化,這對生物多樣性保護中廊道的設計有重要意義。

　　1.1.3 基質(zhì) 基質(zhì)是景觀(guān)的本底,是景觀(guān)中面積最大、連接度最好、對景觀(guān)控制力最強的景觀(guān)要素�；�質(zhì)對斑塊嵌體等景觀(guān)要素內及景觀(guān)要素之間的物質(zhì)能量流動(dòng)、生物遷移覓食等生態(tài)學(xué)過(guò)程有明顯的控制作用。因而作為背景的基質(zhì)對生物多樣性保護起關(guān)鍵作用。其作用主要表現在:①為某些物種提供小尺度的生精;②作為背景,控制、影響著(zhù)生境斑塊之間的物質(zhì)、能量交換,強化或緩沖生境斑塊的“島嶼化”效應;③控制整個(gè)景觀(guān)的連接度,從而影響斑塊間物種的遷移。

　　1.2 等級斑塊動(dòng)態(tài)和復合種群理論

　　斑塊動(dòng)態(tài)理論在生物多樣性保護中有指導作用,它強調:①生態(tài)系統是由斑塊鑲嵌體組織的等級系統;②生態(tài)學(xué)系統的動(dòng)態(tài)是斑塊個(gè)體行為和相互作用的總體反映;③非平衡觀(guān)點(diǎn)在生態(tài)學(xué)系統中是普遍存在的,局部尺度上非平衡性和隨機過(guò)程往往是系統穩定的組成部分;④兼容和復合穩定性。

　　復合種群理論是由空間上相互隔離,功能上相互聯(lián)系的多個(gè)亞種群組成的種群斑塊系統。復合種群有兩個(gè)基本特點(diǎn):一是各亞種群系統頻繁的絕滅;二是亞種群之間存在生物繁殖體的交流,使復合種群在景觀(guān)水平上表現出復合穩定性。復合種群理論為生物多樣性保護提供了新的思路。

　　1.3 景觀(guān)異質(zhì)性與景觀(guān)多樣性

　　景觀(guān)異質(zhì)性是景觀(guān)的基本屬性,包含兩重意義:景觀(guān)各組成要素的不均質(zhì)性和復雜性;任何景觀(guān)由結構和功能不同的低層次的異質(zhì)景觀(guān)構成的鑲嵌體。它強調景觀(guān)的變異程度和景觀(guān)類(lèi)型的差異。有些物種在生活周期內需要不同的生活環(huán)境,不同物種具有遷徙、洄游等生活習性也需要不同的棲息環(huán)境,景觀(guān)異質(zhì)性能提供多種生活環(huán)境,因而有利于物種的生存、延續和生態(tài)系統的穩定。景觀(guān)異質(zhì)性程度高,一方面引起大鑲嵌體及其內部環(huán)境物種減少,另一方面引起鑲嵌體邊緣生境、邊緣物種數目增加,是稀有內部種豐度減少,邊緣種豐度增加,同時(shí)提高了潛在總物種的共存性。

　　景觀(guān)多樣性是指景觀(guān)單元在結構和功能方面的多樣性,包括斑塊多樣性、類(lèi)型多樣性和格局多樣性。景觀(guān)多樣性對物質(zhì)、能量和物種在景觀(guān)中的遷移、轉化和遷徙有重要的影響。斑塊多樣性與生物多樣性的關(guān)系比較復雜,兩者不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。格局多樣性強調景觀(guān)類(lèi)型空間分布的多樣及各類(lèi)型之間空間聯(lián)系和功能聯(lián)系,對各生態(tài)過(guò)程有一定的影響作用,所以在景觀(guān)規劃時(shí)要特別注意生物群體關(guān)鍵地段的建設與景觀(guān)格局的優(yōu)化。

　　1.4 景觀(guān)連接度、連通性及滲透理論

　　景觀(guān)連接度是對景觀(guān)空間結構單元之間連續性及生態(tài)過(guò)程、功能聯(lián)系的度量,包括結構連接度和功能連接度。對生物群落而言,當景觀(guān)連接度較大時(shí),生物群落在景觀(guān)中遷徙覓食、交換、繁殖和生存較容易,受到阻力較小;相反運動(dòng)阻力大,生存困難。生物多樣性保護的一個(gè)重要研究領(lǐng)域是對片段化生境的保護。各生境之間連接的潛在作用,特別是在促進(jìn)斑塊之間生物的運動(dòng)、種群局部滅絕后的重新定居和基因流動(dòng)方面的作用引起景觀(guān)生態(tài)學(xué)者的廣泛關(guān)注。

　　景觀(guān)連通性是指景觀(guān)元素在空間結構上的聯(lián)系。具有較高連通性的景觀(guān),不一定具有較高的連接度;連通性較小的景觀(guān),其景觀(guān)連接度不一定小。

　　景觀(guān)連接度對種群動(dòng)態(tài)、水土流失過(guò)程、干擾蔓延等生態(tài)學(xué)過(guò)程的影響具有臨界閾值特征,這就涉及到滲透理論。滲透理論最突出的特點(diǎn)是當媒介的密度達到某一臨界值時(shí),滲透物突然能夠從媒介的一端到達另一端。滲透理論對生物多樣性保護提出了更多有趣味又極富挑戰的課題。

　　1.5 干擾與生物多樣性

　　干擾是景觀(guān)異質(zhì)性的主要來(lái)源,可分為人為干擾和自然干擾。它是時(shí)間和空間上環(huán)境和資源異質(zhì)性的主要來(lái)源之一,它可以改變資源和環(huán)境的質(zhì)與量以及所占據空間大小、形狀和分布。研究表明,干擾對生物多樣性的影響,一方面通過(guò)增加斑塊數量和群落類(lèi)型數量提高總體生物多樣性;另一方面,由于斑塊形狀指數的下降和群落間鄰接結構的簡(jiǎn)化,又降低了生物多樣性。所以,人類(lèi)的干擾對生物多樣性的影響具有雙重性。Sufflin指出中度干擾有利于提高物種多樣性。干擾目前也是景觀(guān)生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn),為生物多樣性的保護提供了新的思路和途徑。

　　2 景觀(guān)生態(tài)學(xué)原理的運用

　　景觀(guān)生態(tài)學(xué)為生物多樣性保護提供了新的理論方法,它注重研究景觀(guān)結構單元的類(lèi)型組成,更多地關(guān)心通過(guò)生態(tài)流和過(guò)程的研究,更加側重生物生境的較高層次的保護,它通過(guò)合理調控現有景觀(guān)生態(tài)系統和規劃設計新的景觀(guān)格局來(lái)保護景觀(guān)的生物多樣性,是一種行之有效的方法。目前景觀(guān)生態(tài)學(xué)原理在生物多樣性保護的運用方面根據人為干擾的程度的不同,可以歸納為:城市生物多樣性保護、自然保護區的生物多樣性保護、風(fēng)景旅游地的生物多樣性保護。

　　2.1 城市及自然保護區的生物多樣性保護

　　城市生物多樣性保護的景觀(guān)生態(tài)對策主要包括如下方面:①城市規劃中加大對城市園林板塊的建設和保護:首先增加園林斑塊的物種,其次提高園林斑塊類(lèi)型的多樣性,提高城市園林空間異質(zhì)性。②合理建設城郊大型森林斑塊。把城郊森林斑塊作為改善與維護城市景觀(guān)的支持系統,一方面利用其凈化空氣、提供野生生物棲息地,另一方面,為城市園林物種提供源,增加生物多樣性的良性生態(tài)庫。③加強城市的廊道優(yōu)化建設。城市廊道可以分為三種:綠道、藍道、灰道。綠道是指以植物綠化為主的現狀要素,給生物提供棲息地,有助于城郊自然環(huán)境中野生動(dòng)植物向城區公園遷移。藍道主要是城市中各種河流、海岸等,合理的藍道規劃有利于消減洪水的災害性和突發(fā)性�；业乐改切┤斯そㄔO的街道、公路、鐵路等。在規劃建設中應注意綠道、藍道、灰道的有機結合,形成協(xié)調、一致、互益的整體�？傊�在城市生物多樣性保護中,關(guān)鍵是建立最優(yōu)的景觀(guān)格局,建立城市綠色生態(tài)網(wǎng)絡(luò )系統。在城市外圍建立一定寬度的防護林帶,各衛星城鎮之間建立生態(tài)廊道,為城市多樣性保護提供豐富的生境資源和生態(tài)環(huán)境。

　　目前對于自然保護區生物多樣性保護的景觀(guān)規劃途徑研究已經(jīng)日趨成熟,規劃的主要步驟包括:選擇保護區的地點(diǎn),合理規劃保護區面積;根據異質(zhì)種群和島嶼生物地理理論等,因地制宜設計合理的保護區形狀與數目;并對保護區的內部進(jìn)行合理的功能分區;優(yōu)化廊道設計。

　　2.2 風(fēng)景旅游區的生物多樣性保護

　　對于風(fēng)景旅游地的生物多樣性保護的研究起步較晚,這里所指的風(fēng)景旅游地泛指介于城市景觀(guān)和自然保護區之間的一種,在自然環(huán)境的本底上施加有一定的人為干擾的地區。胡海勝指出應在對景區進(jìn)行全面考察的基礎上,確定保護的物種、群落和區域,特別是對在區域尺度上,科學(xué)合理地劃分核心保護區、保護小區、資源類(lèi)型保護區、景觀(guān)保護區和珍稀物種繁育試驗區等保護斑塊。從生物多樣性保護的角度出發(fā),在景區的廊道設計必須考慮如下幾個(gè)因素:減少人為廊道密度。少一條人為廊道就相當于為物種的空間運動(dòng)多增加一個(gè)可選擇的途徑,為其安全增加一份保險。鄉土特性。景區必須修建的公路和步道兩旁種植鄉土植物,與原生基質(zhì)保持一致。越窄越好。盡量少建寬闊的現代公路,游步道的寬度以方便通行為原則,嚴格控制景區內纜車(chē)、索道以及空中廊道的建設。融入自然。廊道應是與自然基質(zhì)融為一體,減少景觀(guān)中的硬質(zhì)邊界,盡可能地為動(dòng)植物的交流提供機會(huì ),如相互交錯的行道樹(shù)可為小動(dòng)物提供空中的通道。從大尺度范圍來(lái)看,某一景區仍只是整個(gè)地球基質(zhì)的一個(gè)斑塊,仍是快速城市化下的一個(gè)“孤島”。因此,有必要建立起景區間的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò )體系:建立起相互連接的廊道;保持景區間的景觀(guān)異質(zhì)性;恢復棲息地;理順景區間的管理體制。

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